Modulhandbuch Bachelor of Science Luft- und Raumfahrttechnik

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1 Seite 1 von 121 Inhaltsverzeichnis 100 Basismodule Physik und Elektronik für LRT Höhere Mathematik 1 / 2 für Ingenieurstudiengänge Höhere Mathematik 3 mit Einführung in die Statistik Informationstechnologie Numerische Simulation Kernmodule Strömungslehre I Technische Mechanik 2+3 (LRT) Technische Mechanik 1 (LRT, EE) Flugmechanik und Regelungstechnik I Statik Strömungslehre II Thermodynamik Grundlagen Wärmeübertragung / Wärmestrahlung Werkstoffkunde und Strukturen im Leichtbau Ergänzungsmodule Konstruktionslehre I (LRT) Konstruktionslehre II (LRT) Luftfahrtsysteme Luftfahrttechnik und Luftfahrtantriebe Raumfahrt Schlüsselqualifikationen fachaffin Wahlpflichtmodul Modulcontainer I: Pflichtbereich Softwarewerkzeuge für Ingenieure Wahlpflichtmodul Modulcontainer II: Kursveranstaltungen Verkehr in der Praxis Astronomie für Raumfahrt-Ingenieure Basics of Management and Leadership in Product Development Einführung Windenergie Grundlagen der Geowissenschaften Grundlagen Windenergie I Grundlagen Windenergie II 76

2 Seite 2 von Nachhaltige Energie- und Verkehrssysteme Physiologie für Ingenieure Projektmanagement und System Engineering Zerstörungsfreie Prüfverfahren Meteorologie Wahlpflichtmodul Modulcontainer III: Projektarbeit Projektarbeit (LRT) Wahlpflichtmodul Modulcontainer IV: Projektseminare Projektseminar: Fluglabor Projektseminar: Konstruktion - Flugzeugbau Projektseminar: Konstruktion - Luftfahrtantriebe Projektseminar: Simulationstechnik - Antriebe Projektseminar: Simulationstechnik - Regelung Projektseminar: Simulationstechnik - Softwaretechnik Projektseminar: Simulationstechnik - Statik Projektseminar: Simulationstechnik - Strömung Projektseminar: Simulationstechnik - Thermodynamik Projektseminar: Versuchstechnik in der Luft- und Raumfahrt Fachpraktikum Fachpraktikum Schlüsselqualifikationen des Zentrums für Schlüsselqualifikationen der Universität Stuttgart Kompetenzbereich 1: Methodische Kompetenzen Kompetenzbereich 2: Soziale Kompetenzen Kompetenzbereich 3: Kommunikative Kompetenzen Kompetenzbereich 4: Personale Kompetenzen Kompetenzbereich 5: Recht, Wirtschaft, Politik Wahlpflichtmodul I Wahlpflichtmodul II 121

3 Seite 3 von 121 Modul 100 Basismodule zugeordnet zu: Studiengang Zugeordnete Module: Physik und Elektronik für LRT Höhere Mathematik 1 / 2 für Ingenieurstudiengänge Höhere Mathematik 3 mit Einführung in die Statistik Informationstechnologie Numerische Simulation

4 Seite 4 von 121 Modul Physik und Elektronik für LRT Studiengang: [057] Modulkürzel: Leistungspunkte: 6.0 SWS: 5.0 Moduldauer: 2 Semester Turnus: jedes 2. Semester, WiSe Sprache: - Modulverantwortlicher: Hans-Peter Röser Dozenten: Arthur Grupp Hans-Peter Röser Michael Jetter Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum: Luft- und Raumfahrttechnik Bachelor, Basismodul, Pflichtfach, 1. und 2. Semester Lernziele: Experimentalphysik-Vorlesung: Die Studierenden beherrschen Lösungsstrategien für die Bearbeitung naturwissenschaftlicher Probleme und Kenntnisse in den Grundlagen der Physik. Praktikum: Die Studierenden können physikalische Grundgesetze auf einfache experimentelle Problemstellungen anwenden. Elektronik für LRT: Die Studierenden kennen die wesentlichen Grundlagen zu Luft- und Raumfahrt spezifischen Elektronik- Baulelementen und deren Einsatzmöglichkeiten. Inhalt: Experimentalphysik: Mechanik: Newtonsche Mechanik, Bezugssysteme, Erhaltungssätze, Dynamik starrer Körper, Fluidmechanik Schwingungen und Wellen: Frei, gekoppelte, gedämpfte und erzwungene Schwingungen,mechanische, akustische und elektromagnetische Wellen Elektrodynamik: Grundbegriffe der Elektro- und Magnetostatik, Elektrischer Strom (Gleich- und Wechselstrom), Widerstände, Kapazitäten, Induktivitäten, Induktion, Kräfte und Momente in elektrischen und magnetischen Feldern Optik: Strahlenoptik und Grundzüge der Wellenoptik

5 Seite 5 von 121 Physikpraktikum: Kinematik von Massepunkten Newton sche Mechanik: Grundbegriffe, translatorische Dynamik starrer Körper, Erhaltungssätze, Bezugssysteme Elektrodynamik: Grundbegriffe der Elektrik, Kräfte und Drehmomente in elektrischen und magnetischen Feldern, Induktion, Gleich- und Wechselströme und deren Beschreibung in Schaltkreisen Schwingungen und Wellen: Freie, gekoppelte und erzwungene Schwingungen, mechanische, akustische und elektromagnetische Wellen Wellenoptik: Lichtwellen und deren Wechselwirkung mit Materie Strahlenoptik: Bauelemente und optische GeräteElektronik für Luft- und Raumfahrttechnik Grundlagen der Elektronik Bauelemente und Schaltungen Analog-und Digitaltechnik Sender und Empfänger im Radio-, Mikrowellen-, Infrarot-, und optischen Bereich Messverstärker und Rauschen Optische Signalübertragung, Lichtleiter, Laser, Faserkreisel Luftfahrt- und Weltraumsensorik Raumfahrtelektronik bei tiefen Temperaturen Elektronik für Luft- und Raumfahrttechnik: Grundlagen der Elektronik Bauelemente und Schaltungen Analog-und Digitaltechnik Sender und Empfänger im Radio-, Mikrowellen-, Infrarot-, und optischen Bereich Messverstärker und Rauschen Optische Signalübertragung, Lichtleiter, Laser, Faserkreisel Luftfahrt- und Weltraumsensorik Raumfahrtelektronik bei tiefen Temperaturen Literatur / Lernmaterialien: Experimentalphysik: Dobrinski, Krakau, Vogel; Physik für Ingenieure; Teubner Verlag Demtröder, Wolfgang; Experimentalphysik Bände 1 und 2; Springer Verlag Paus, Hans J.; Physik in Experimenten und Beispielen; Hanser Verlag Halliday, Resnick, Walker; Physik; Wiley-VCH, Bergmann-Schaefer; Lehrbuch der Experimentalphysik; De Gruyter Paul A. Tipler: Physik, Spektrum Verlag Cutnell & Johnson; Physics; Wiley-VCH Linder; Physik für Ingenieure; Hanser Verlag Kuypers; Physik für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Wiley-VHC

6 Seite 6 von 121 Elektronik für LRT: Vortragsfolien im Internet, Physik, Douglas C. Giancoli, 3., aktualisierte Auflage, Pearson Studium, Grundlagen der Elektrotechnik 1, Erfahrungssätze, Bauelemente, Gleichstromschaltungen, Manfred Albach, Pearson Studium, Grundlagen der Elektrotechnik 2, Periodische und nicht periodische Signalformen, Manfred Albach, Pearson Studium. Lehrveranstaltungen und -formen: Vorlesung Experimentalphysik mit Physikpraktikum Vorlesung Elektronik für Luft- und Raumfahrttechnik Übung Elektronik für Luft- und Raumfahrttechnik Abschätzung Arbeitsaufwand: Experimentalphysik mit Praktikum: Vorlesung: Präsenzzeit: 2 h x 14 Wochen 28 h Abschlussklausur inkl. Vorbereitung: 32 h Praktikum: Präsenzzeit: 3 Versuche x 3 h 9 h Vor- und Nachbereitung: 21 h Summe Experimentalphysik: 90 h Elektronik mit Übungen Präsenzzeit: 53h Selbststudiumszeit / Nacharbeitszeit: 37 h Gesamt: 180H Studienleistungen: Experimentalphysik mit Physikpraktikum (WS) Vorlesung: Unbenotete Studienleistung Praktikum: Unbenotete Studienleistung

7 Seite 7 von 121 Prüfungsleistungen: Experimentalphysik mit Physikpraktikum (WS) 60-minütige Abschlussklausur (multiple choice), Gewichtung: 0.5 (Zulassungsvoraussetzung für das Praktikum ist die bestandene Abschlussklausur der Vorlesung) Elektronik für Luft- und Raumfahrttechnik (SS) 60-minütige schriftliche Prüfung, Gewichtung: 0.5 Grundlagen für... : Strömungslehre I Strömungslehre II Luftfahrtsysteme Raumfahrt Medienform: Tablet-PC, Beamer, PPT Präsentation, Experimente Prüfungsnummer/n und -name: Experimentalphysik mit Physikpraktikum Elektronik für Luft- und Raumfahrttechnik Studiengänge die dieses Modul nutzen : B.Sc. Luft- und Raumfahrttechnik B.Sc. Mathematik

8 Seite 8 von 121 Modul Höhere Mathematik 1 / 2 für Ingenieurstudiengänge Studiengang: [057] Modulkürzel: Leistungspunkte: 18.0 SWS: 14.0 Moduldauer: 2 Semester Turnus: jedes 2. Semester, WiSe Sprache: Deutsch Modulverantwortlicher: Markus Stroppel Dozenten: Markus Stroppel Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum: Pflichtmodul, 1./2. Fachsemester Studiengänge BSc Bauingenieurwesen BSc Erneuerbare Energien BSc Fahrzeug- und Motorentechnik BSc Geodäsie und Geoinformatik BSc Immobilientechnik und Immobilienwirtschaft BSc Luft- und Raumfahrttechnik BSc Maschinenbau BSc Materialwissenschaft BSc Medizintechnik BSc Technikpädagogik BSc Technologiemanagement BSc Umweltschutztechnik BSc Verfahrenstechnik Lernziele: Die Studierenden verfügen uber grundlegende Kenntnisse der Linearen Algebra, der Differential- und Integralrechnung für Funktionen einer reellen Veränderlichen und der Differentialrechnung für Funktionen mehrerer Veränderlicher, sind in der Lage, die behandelten Methoden selbstständig sicher, kritisch und kreativ anzuwenden besitzen die mathematische Grundlage für das Verständnis quantitativer Modelle aus den Ingenieurwissenschaften. können sich mit Spezialisten aus dem ingenieurs- und naturwissenschaftlichen Umfeld über die benutzten mathematischen Methoden verständigen. Inhalt: Lineare Algebra: Vektorrechnung, Matrizenalgebra, lineare Abbildungen, Bewegungen, Determinanten, Eigenwerttheorie, Quadriken

9 Seite 9 von 121 Differential- und Integralrechnung für Funktionen einer Veränderlichen: Konvergenz, Reihen, Potenzreihen, Stetigkeit, Differenzierbarkeit, höhere Ableitungen, Taylor-Formel, Extremwerte, Kurvendiskussion, Stammfunktion, partielle Integration, Substitution, Integration rationaler Funktionen, bestimmtes (Riemann-)Integral, uneigentliche Integrale. Differentialrechnung Folgen/Stetigkeit in reellen Vektorräumen, partielle Ableitungen, Kettenregel, Gradient und Richtungsableitungen, Tangentialebene, Taylor-Formel, Extrema (auch unter Nebenbedingungen), Sattelpunkte, Vektorfelder, Rotation, Divergenz. Kurvenintegrale: Bogenlänge, Arbeitsintegral, Potential Literatur / Lernmaterialien: W. Kimmerle - M.Stroppel: lineare Algebra und Geometrie. Edition Delkhofen. W. Kimmerle - M.Stroppel: Analysis. Edition Delkhofen. A. Hoffmann, B. Marx, W. Vogt: Mathematik K. Meyberg, P. Vachenauer: Höhere Mathematik 1. Differentialund Integralrechnung. Vektor- und Matrizenrechnung. Springer. G. Bärwolff: Höhere Mathematik, Elsevier. Mathematik Online: Lehrveranstaltungen und -formen: Vorlesung HM 1/2 für Ingenieurstudiengänge Gruppenübungen HM 1/2 für Ingenieurstudiengänge Vortragsübungen HM 1/2 für Ingenieurstudiengänge Abschätzung Arbeitsaufwand: Präsenzzeit: 147 h Selbststudiumszeit / Nacharbeitszeit: 393 h Gesamt: 540h Studienleistungen: unbenotete Prüfungsvorleistungen: HM 1/ 2 für Ingenieurstudiengänge: schriftliche Hausaufgaben, Scheinklausuren Für Studierende, in deren Studiengang die HM 1/2 für Ingenieurstudiengänge die Orientierungsprüfung darstellt, genügt ein Schein aus einem der beiden Semester Prüfungsleistungen: HM 1 / 2 für Ingenieurstudiengänge: 1.0, schriftlich, 180 Minuten Medienform: Beamer, Tafel, persönliche Interaktion

10 Seite 10 von 121 Prüfungsnummer/n und -name: Höhere Mathematik 1 / 2 für Ingenieurstudiengänge Studiengänge die dieses Modul nutzen : B.Sc. Bauingenieurwesen B.Sc. Verfahrenstechnik B.Sc. Luft- und Raumfahrttechnik B.Sc. Geodäsie und Geoinformatik B.Sc. Umweltschutztechnik B.Sc. Fahrzeug- und Motorentechnik B.Sc. Technologiemanagement B.Sc. Immobilientechnik und Immobilienwirtschaft B.Sc. Materialwissenschaft B.Sc. Maschinenbau B.Sc. Erneuerbare Energien B.Sc. Technikpädagogik

11 Seite 11 von 121 Modul Höhere Mathematik 3 mit Einführung in die Statistik Studiengang: [057] Modulkürzel: Leistungspunkte: 9.0 SWS: 7.0 Moduldauer: 1 Semester Turnus: jedes 2. Semester, WiSe Sprache: Deutsch Modulverantwortlicher: Markus Stroppel Dozenten: Dozenten der Mathematik Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum: Pflichtmodul, 3. Fachsemester Studiengänge BSc Luft- und Raumfahrttechnik BSc Materialwissenschaft Lernziele: Die Studierenden verfügen über grundlegende Kenntnisse der Integralrechnung für Funktionen mehrerer Veränderlicher, Gewöhnliche Differentialgleichungen, Fourierreihen und Integraltransformationen, Funktionentheorie und Stochastik. sind in der Lage, die behandelten Methoden selbstständig, sicher, kritisch und kreativ anzuwenden. besitzen die mathematische Grundlage für das Verständnis quantitativer Modelle aus den Ingenieurwissenschaften. können sich mit Spezialisten aus dem ingenieurs- und naturwissenschaftlichen Umfeld über die benutzten mathematischen Methoden verständigen. Inhalt: Integralrechnung für Funktionen von mehreren Veränderlichen: Gebietsintegrale, iterierte Integrale, Transformationssätze, Guldinsche Regeln, Integralsätze von Stokes und Gauß Lineare Differentialgleichungen beliebiger Ordnung und Systeme linearer Differentialgleichungen 1. Ordnung (jeweils mit konstanten Koeffizienten): Fundamentalsystem, spezielle und allgemeine Lösung. Gewöhnliche Differentialgleichungen: Existenz- und Eindeutigkeitssätze, einige integrierbare Typen, lineare Differentialgleichungen beliebiger Ordnung (mit konstanten Koeffizienten), Anwendungen.

12 Seite 12 von 121 Fourierreihen und Integraltransformationen: Darstellung von Funktionen durch Fourierreihen; Fouriertransformation, Laplacetransformation. Aspekte der partiellen Differentialgleichungen: Klassifikation partieller Differentialgleichungen, Beispiele (Poissongleichung, Wellengleichung, Wärmeleitungsgleichung), Lösungsansätze (Separation). Aspekte der Funktionentheorie: Komplexe Differenzierbarkeit, Cauchyscher Integralsatz/Integralformel Stochastik: Zufallsexperimente und Wahrscheinlichkeitsmodelle, Zufallsgrößen, Verteilungen, Kenngrößen, Bedingte Wahrscheinlichkeiten und Unabhängigkeit, Schwaches Gesetz der großen Zahlen, Einführung in Schätz- und Testtheorie,Einführung in die Regression Literatur / Lernmaterialien: A. Hoffmann, B. Marx, W. Vogt: Mathematik für Ingenieure 1, 2. Pearson Studium. K. Meyberg, P. Vachenauer: Höhere Mathematik 1, 2. Springer. G. Bärwolff: Höhere Mathematik. Elsevier. W. Kimmerle: Analysis einer Veränderlichen, Edition Delkhofen. W. Kimmerle: Mehrdimensionale Analysis, Edition Delkhofen. Mathematik Online: Lehrveranstaltungen und -formen: Vorlesung HM Gruppenübungen HM Vortragsübungen HM 3 Abschätzung Arbeitsaufwand: Präsenzzeit: 73,5 h Selbststudiumszeit / Nacharbeitszeit: 196,5 h Gesamt: 270 h Studienleistungen: schriftliche Hausaufgaben Scheinklausuren Prüfungsleistungen: schriftliche Prüfung: eine zweistündige Klausur Medienform: Beamer, Tafel, persönliche Interaktion Prüfungsnummer/n und -name: Höhere Mathematik 3 mit Einführung in die Statistik

13 Seite 13 von 121 Studiengänge die dieses Modul nutzen : B.Sc. Luft- und Raumfahrttechnik B.Sc. Materialwissenschaft

14 Seite 14 von 121 Modul Informationstechnologie Studiengang: [057] Modulkürzel: ?? gleich TM2 Leistungspunkte: 6.0 SWS: 4.0 Moduldauer: 1 Semester Turnus: jedes 2. Semester, SoSe Sprache: Deutsch Modulverantwortlicher: Dozenten: Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum: Luft- und Raumfahrttechnik Bachelor, Basismodul, Pflichtfach, 4. und 5. Semester Lernziele: Die Studierenden: können die verschiedenen Phasen der Software-Enwicklung beschreiben sind in der Lage, die vorgestellten Vorgehensmodelle und ihre Unterschiede darstellen zu können sind imstande, aus verbalen Beschreibungen der Anforderungen ein kleines Softwareprogramm zu erstellen sind imstande, verschiedene Formen der Wissensrepräsentation und -verarbeitung zu beschreiben kennen die grundlegenden Datenstrukturen und zugehörigen Algorithmen sind in der Lage, die grundlegenden Elemente eines Betriebssystems beschreiben zu können kennen die Grundlagen für die Verteilung von Anwendungen auf verschiedene Prozesse und Rechner können Daten- und Wissensstrukturen zusammen mit entsprechenden Algorithmen zu ausführbaren Programmen in einer Hochsprache entwickeln. k kennen die wesentlichen Schritte des systematischenkonstruierens und können diese auf neue konstruktive Aufgabenstellungen anwenden können die fundamentalen Zusammenhänge und Problemstellungen der Entwurfsanalyse (Dekomposition, Kopplungen, Aggregation, Konsistenz) des Ingenieurentwurfs qualitativ einordnen und diskutieren können die fundamentalen Zusamenhänge der Entwurfssynthese (Top-Down, Bottom-Up,

15 Seite 15 von 121 Seiteneffekte) im Kontext von des Ingenieurentwurfs qualitativ einordnen und diskutieren kennen die drei fundamentalen Typen der stringbasierten shape-basierten und graphen-basierten Entwurfssprachen sowie deren Vor- und Nachteile im digitalen Produktentwurf sind in der Lage, einfachere konstruktive Aufgabenstellungen in einer digitalen Entwurfssprache zu formulieren und den Übersetzungsvorgang zur Generierung digitaler Produktmodelle zu nutzen sind durch die Kenntnis der inneren Verarbeitungsschritte und Algorithmen in einer Entwurfssprache und ihr erworbenes Verständnis in der Lage, erhaltene Ergebnisse kritisch zu hinterfragen und auf Plausibilität zu überprüfen. Inhalt: Softwaretechnik Einführung in die Software-Technik: Vorgehensmodelle, Planungsphase, Definitionsphase, Entwurfsphase, Implementierungsphase, Abnahme- und Einführungsphase, Wartungs- und Pflegephase Einsatz von Entwicklungswerkzeugen Objektorientierte Programmierung: Prinzipien und Sprachen, Einführung in Java und C Exemplarische Programmentwicklung in verschiedenen Sprachen (Java, C, FORTRAN) Grundlegende Algorithmen und Datenstrukturen Grundlagen der Wissensverarbeitung: Wissensrepräsentation und -verarbeitung, Logik, Regeln, Expertensysteme. Einführung in Ingenieursoftware Digital Engineering Vertiefung der Problematik des digitalen Produktentwurfs, sowie der einzelnen Phasen der Konstruktion und der Methodik des systematischen Konstruierens/Produktentwurfs (Anforderungs-, Funktions-, Prinzip- und Gestaltanalyse, Entwurfsparadigmen), Formalisierung des Produktentwurfs in graphenbasierte Entwurfssprachen (Axiom, Vokabel- und Vokabelbibliotheken, Entwurfsgraph, Regelbegriff, Graphentransformationen und Entwurfsmuster), zugehörige deklarative Wissensrepräsentation und Constraint-Verarbeitung (Lösungspfadgenerator), Analyse der Vor- und Nachteile klassischer Entwurfssprachen (String-basierte L-Systeme, Shapebasierte Formengrammatiken, Graphen-basierte Entwurfssprachen) bezüglich Form und Leistungsfähigkeit, Methodischer Vergleich mit anderen Entwurfsrepräsentationen, -philosophien und Notationen aus dem Ingenieurwesen und der Informatik: (UML, SysML, Code-generierung, MDA, MDE, EMF), Paradigmen des Model-Driven Engineering (MDE), des Knowledge-based Engineering (KBE), sowie Modelltransformationen, Erste Anwendungsbeispiele (einzelne Bauteile/Komponenten und Gesamtsystem, z.b. Hochspannungsmast, Satellit und Flugzeug). Abrundung durch Einbeziehung von Produktionsaspekten (Digitale Fabrik) in die

16 Seite 16 von 121 Entwurfsmethodik. Literatur / Lernmaterialien: Balzert, H.: Lehrbuch der Software-Technik I, SpektrumAkad. Verlag, Balzert, H.: Lehrbuch Grundlagen der Informatik,Spektrum Akad. Verlag, Williams, M.: ANSI-C, A Lexical Guide, Prentice-Hall,1988. Rudolph, S. und Rudolph, G.: C-Crash-Kurs. McGraw-Hill, Hamburg, Russell, S. et al.: Künstliche Intelligenz: Ein moderner Ansatz, Pearson, Stroustrup, B.: Die C++ Programmiersprache, Addison-Wesley, Eigener Foliensatz. Pahl/Beitz Konstruktionslehre: Grundlagen Erfolgreicher Produktentwicklung. Methoden und Anwendung, Springer Antonsson, Erik and Cagan, Jonathan (Eds): Formal Engineering Design Synthesis. Cambridge University Press, Cambridge, Gerhard Schmitt, Architectura et Machina, Vieweg,1993. Eigenes Skript, Eigener Foliensatz. Lehrveranstaltungen und -formen: Vorlesung Softwaretechnik Vorlesung Digital Engineering Abschätzung Arbeitsaufwand: 180h (44h Präsenzzeit, 136h Selbststudium) Studienleistungen: Keine. Prüfungsleistungen: 002 Digital Engineering (WS) Prüfung anhand von Zeichnungen und Modellen, Gewichtung 0.50, Dauer 30 min (mündl. eine Präsentation) schriftliche Prüfung, Gewichtung 0.50, Dauer 60 min Die schriftliche Prüfung zum Modul findet zur Mitte des Semesters statt. Inhalt der schriftlichen Prüfung sind die beiden Veranstaltungen "Softwaretechnik" und "Digital Engineering". Zusätzlich ist im Laufe des Semesters eine vorgegebene Programmieraufgabe (Lastenheft, Design, Implementierung, Test) zu bearbeiten, die ebenfalls in die Gesamtnote eingeht. Medienform: PowerPoint, Tafel, Kurzvideos, Live Tutorials. Prüfungsnummer/n und -name: Informationstechnologie Digital Engineering

17 Seite 17 von 121 Studiengänge die dieses Modul nutzen : B.Sc. Luft- und Raumfahrttechnik

18 Seite 18 von 121 Modul Numerische Simulation Studiengang: [057] Modulkürzel: Leistungspunkte: 6.0 SWS: 4.0 Moduldauer: 1 Semester Turnus: jedes 2. Semester, SoSe Sprache: Deutsch Modulverantwortlicher: Dozenten: Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum: Luft- und Raumfahrttechnik Bachelor, Basismodul, Pflichtfach, 4. und 5. Semester Lernziele: Numerische Behandlung gewöhnlicher Differenzialgleichungen: Die Studierenden kennen grundlegende Techniken der numerischen Approximation für gewöhnliche Differenzialgleichungen und können numerische Verfahren in Algorithmen umsetzen und einfache Rechenprogramme schreiben. Die Studierenden können die Qualität der erzielten Ergebnisse bewerten. Numerische Behandlung partieller Differenzialgleichungen: Die Studierenden besitzen einen Überblicküber die numerischen Verfahren, die in Rechenprogrammen für Probleme der Luftund Raumfahrttechnik benutzt werden und kennen deren Eigenschaften. Die Studierenden sind in der Lage, die numerischen Ergebnisse eines Rechenprogramms hinsichtlich Qualität und Genauigkeit zu beurteilen. Inhalt: Numerische Behandlung von gewöhnlichen Differenzialgleichungen Das zentrale Thema der Vorlesung ist die numerische Behandlung von Anfangs- und Randwertprobleme für gewöhnliche Differenzialgleichungen. Die behandelten numerischen Methoden für Anfangswertprobleme umfassen Einschritt-, Mehrschrittund Extrapolations- Verfahren mit Berücksichtigung von Schrittweitensteuerung, Adaptivität und Fehlerschätzer, Stabilität, Konsistenz und Konvergenz. Für Randwertprobleme werden Schieß-Verfahren, Differenzen-Verfahren und die Methode der finiten Elemente vorgestellt. Als Hilfsmittel werden numerische

19 Seite 19 von 121 Integration, Interpolation und Approximation, Lösung von linearen und nichtlinearen Gleichungssystemen dort behandelt, wo sie gebraucht werden. Numerische Behandlung partieller Differenzialgleichungen Diese Vorlesung erweitert die Kenntnisse in der Numerik auf die Approximation von partiellen Differenzialgleichungen und deren Umsetzung in Rechenprogramme. Behandelt werden alle drei Typen von partiellen Dgln: elliptische, parabolische und hyperbolische. Es werden Differenzen-, Finite-Volumenund Finite-Elemente-Verfahren besprochen und exemplarisch auf die kanonischen Vertreter der drei Typen von partiellen Dgln angewandt. Als Hilfsmittel wird die iterative Lösung von schwach besetzten linearen Gleichungssystemen besprochen. Die Umsetzung der Verfahren in Rechenprogramme wird exemplarisch an einfachen Beispielen aus den Anwendungen ausgeführt. Literatur / Lernmaterialien: C.-D. Munz, T. Westermann: Numerische Behandlunggewöhnlicher und partieller Differenzialgleichungen, 2. Auflage, Springer 2009 Aufzeichnung der Vorlesung zur Nachbereitung des Vorlesungsstoffes Lehrveranstaltungen und -formen: Vorlesung Numerische Behandlung von gewöhnlichen Differenzialgleichungen Übung Numerische Behandlung von gewöhnlichen Differenzialgleichungen Tutorium Numerische Behandlung von gewöhnlichen Differenzialgleichungen Vorlesung Numerische Behandlung partieller Differenzialgleichungen Übung Numerische Behandlung partieller Differenzialgleichungen Abschätzung Arbeitsaufwand: 180h (46h Präsenzzeit, 134h Selbststudium) Studienleistungen: Keine

20 Seite 20 von 121 Prüfungsleistungen: 001 Numerische Behandlung von gewöhnlichen Differenzialgleichungen (SS) schriftliche Prüfung, Lehrveranstaltungsbegleitende Prüfung, Gewichtung 0.25, Dauer 60 min schriftliche Prüfung, Lehrveranstaltungsbegleitende Prüfung, Gewichtung 0.25, Dauer 60 min 002 Numerische Behandlung partieller Differenzialgleichungen (WS) schriftliche Prüfung, Lehrveranstaltungsbegleitende Prüfung, Gewichtung 0.25, Dauer 60 min Der 1. Teil der lehrveranstaltungsbegleitenden Prüfungen findet jeweils etwa in der Mitte des Semesters statt. Der 2. Teil der lehrveranstaltungsbegleitenden Prüfungen findet jeweils etwa am Ende der Vorlesungszeit statt. schriftliche Prüfung, Lehrveranstaltungsbegleitende Prüfung, Gewichtung 0.25, Dauer 60 min Medienform: Vorlesung auf Tablet-PC mit Ausführung von Beispielen, Maple-Worksheets zur interaktiven Demonstration, interaktives Skript als pdf-file Prüfungsnummer/n und -name: Numerische Behandlung von gewöhnlichen Differenzialgleichungen Teil Numerische Behandlung von gewöhnlichen Differenzialgleichungen Teil Numerische Behandlung partieller Differenzialgleichungen Teil Numerische Behandlung partieller Differenzialgleichungen Teil 2 Studiengänge die dieses Modul nutzen : B.Sc. Luft- und Raumfahrttechnik

21 Seite 21 von 121 Modul 200 Kernmodule zugeordnet zu: Studiengang Zugeordnete Module: Strömungslehre I Technische Mechanik 2+3 (LRT) Technische Mechanik 1 (LRT, EE) Flugmechanik und Regelungstechnik I Statik Strömungslehre II Thermodynamik Grundlagen Wärmeübertragung / Wärmestrahlung Werkstoffkunde und Strukturen im Leichtbau

22 Seite 22 von 121 Modul Strömungslehre I Studiengang: [057] Modulkürzel: Leistungspunkte: 6.0 SWS: 5.0 Moduldauer: 1 Semester Turnus: jedes 2. Semester, WiSe Sprache: Deutsch Modulverantwortlicher: Ewald Krämer Dozenten: Ewald Krämer Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum: Pflichtmodul, 4. Fachsemester BSc LRT, BSc Mathematik, Nebenfach Luft- und Raumfahrttechnik Lernziele: Die Studierenden kennen die relevanten physikalischen Größen, die die Eigenschaften, Strömungszustände und Zustandsänderungen von Fluiden beschreiben können die fundamentalen Zusammenhänge und Abhängigkeiten dieser phys. Größen für einfache Strömungsvorgänge, sowie strömungsphänomenologische Besonderheiten inkompressibler Strömungen erkennen und beschreiben kennen die drei fundamentalen Erhaltungsgleichungen der Strömungsmechanik und deren Gültigkeitsbereiche sowie die zugrunde liegenden physikalischen Prinzipien kennen die aus den allg. Gleichungen für Massen- und Impulserhaltung abgeleiteten Näherungsbeziehungen und die Annahmen, die zur den jeweiligen Vereinfachungen geführt haben sind in der Lage, einfache inkompressible Strömungsprobleme zu berechnen, indem sie abschätzen, welche Näherungen/Annahmen getroffen werden können, die passenden Gleichungen auswählen und diese auf das Strömungsproblem anwenden. kennen die in der experimentellen Strömungsmechanik am häufigsten eingesetzten Messtechniken sind in der Lage, dank des erworbenen physikalischen Verständnisses, Ergebnisse kritisch zu hinterfragen und auf Plausibilität zu überprüfen. Inhalt: Einführung in die Strömungslehre: Grundbegriffe, Definitionen, Eigenschaften von Fluiden, Zustandsgrößen und Zustands-änderungen, math. Grundlagen Hydrostatik und Aerostatik Auftrieb und Schwimmen

23 Seite 23 von 121 Grundlagen der Fluiddynamik: Eulersche und Lagrangesche Betrachtungsweise, substantielle Ableitung, Darstellungsformen Herleitung der Erhaltungssätze für Masse und Impuls: Integrale und differentielle Form, Stromfaden und Stromröhre, Reynoldssches Transporttheorem Anwendung der Erhaltungssätze für inkompressible Fluide an konkreten Beispielen Impulssatz für reibungsfreie Strömung: Herleitung der Eulergleichungen, Herleitung und Anwendung der Bernoulligleichung Impulssatz für reibungsbehaftete Strömungen: Herleitung der Navier-Stokes-Gleichungen, Lösungen für lineare Fälle, Ahnlichkeitstheorie, Grenzschichtgleichungen, laminare Plattengrenzschicht Turbulente Strömungen: Umschlag laminar / turbulent, Herleitung der Reynoldsgleichungen, mittlere Geschwindigkeitsverteilung in Wandnähe, turbulente Plattengrenzschicht Rohrströmung mit Verlusten Strömungsablösung Technische Anwendungen: Diffusor, Düse, Krümmer Einführung in die Strömungsmesstechnik. Literatur / Lernmaterialien: Anderson, J.D.: Fundamentals of Aerodynamics, McGraw-Hill, 2001 Krause, E.: Strömungslehre, Gasdynamik und Aerodynamisches Labor, Teubner, 2003 Kuhlmann, H.: Strömungsmechanik, Pearson Studium, 2007 White, F.M.: Fluid Mechanics, 6. Aufl., McGraw-Hill, 2008 Schlichting, H.: Grenzschichttheorie, 8. Aufl., Braun, 1982 Truckenbrodt, E.: Fluidmechanik, 2 Bände, Springer, 1980 Nitsche, W., Brunn, A.: Strömungsmesstechnik, 2. Aufl., Springer, 2006 Skript, Foliensatz Lehrveranstaltungen und -formen: Vorlesung Strömungslehre I Vortragsübungen Strömungslehre I Tutorium Strömungslehre I Abschätzung Arbeitsaufwand: Präsenzzeit: 55h Selbststudium/Nacharbeitszeit: 125h Gesamt: 180h Studienleistungen: Keine Prüfungsleistungen: Klausur 120 Minuten (0,5h Kurzfragen ohne Hilfsmittel, 1,5h Aufgaben mit Hilfsmitteln)

24 Seite 24 von 121 Medienform: PowerPoint, Overhead-Projektor, Tafel, Kurzvideos, praktische Versuche. Prüfungsnummer/n und -name: Strömungslehre I Exportiert durch: Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik und Geodäsie Studiengänge die dieses Modul nutzen : B.Sc. Luft- und Raumfahrttechnik B.Sc. Mathematik

25 Seite 25 von 121 Modul Technische Mechanik 2+3 (LRT) Studiengang: [057] Modulkürzel: Leistungspunkte: 9.0 SWS: 6.0 Moduldauer: 2 Semester Turnus: jedes 2. Semester, SoSe Sprache: Deutsch Modulverantwortlicher: Arnold Kistner Dozenten: Arnold Kistner Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum: Luft- und Raumfahrttechnik Bachelor, Kernmodul, Pflichtfach, Semester Erneuerbare Energien Bachelor, Kernmodul, Pflichtfach, Semester Lernziele: Absolventen sind in der Lage, einfache Probleme aus Gebieten der Elastostatik, Festigkeitslehre, Kinematik sowie Dynamik von Punktmassen und starren Körpern zu lösen. Inhalt: Elastostatik (Allgemeiner Spannungszustand, Mohrscher Kreis, Torsion von Wellen Kinematik (ebene und räumliche Bewegungen von Punkten und starren Körpern, Relativbewegungen, Absolut- und Relativ-Geschwindigkeiten und -Beschleunigungen) Kinetik (Newtonsche Grundgesetze der Kinetik, Impulssatz für Punktmassen und Punktmassensysteme (in kartesischen und Polarkoordinaten), Impuls- und Drallsatz für starre Körper (samt kinematischen Zusammenhängen), Energiesatz für konservative mechanische Systeme, Arbeitssatz für nichtkonservative mechanische Systeme) Analytische mechabik (Prinzip von d'alembert, freiheitsgrade und Bildungen bei mechanischen Systemen, Lagrange-Funktion eines mechanischen Systems, Lagrange-Gleichungen zweiter Art) Schwingungen (Klassifikation und behandlucng von freien kleinen Schwingungen mit einem Freiheitsgrad, erzwungene Schwingungen mit einem Freiheitsgrad bei harmonischer und nichtharmonischer Anregungen) Stoßvorgänge (Klassifikation von Stößen, Kinetik von Stoßvorgängen, zentrale Stöße ( gerade und schief glatt), ebene exzentrische glatte Stöße)

26 Seite 26 von 121 Literatur / Lernmaterialien: Gross, Hauger, Schröder, Wall: Technische Mechanik, Band 2: Elastostatik. Springer, ISBN Gross, Hauger, Schröder, Wall: Technische Mechanik, Band 3: Kinetik. Springer, ISBN Gross, Hauger, Wriggers: Technische Mechanik, Band 4: Hydromechanik, Elemente der Höheren Mechanik, Numerische Methoden. Springer, ISBN Eigenes Skript. Lehrveranstaltungen und -formen: Vorlesung Technische Mechanik 2 (LRT) Übung Technische Mechanik 2 (LRT) Vorlesung Technische Mechanik 3 (LRT) Übung Technische Mechanik 3 (LRT) Abschätzung Arbeitsaufwand: 270 h (63h Präsenzzeit, 207h Selbststudium) Prüfungsleistungen: 001 Technische Mechanik 2+3 (LRT) Klausur, Gewichtung 1.00, Dauer 120 min Medienform: Vortrag, Animationen, Filme, Übungen in Kleingruppen Prüfungsnummer/n und -name: Technische Mechanik III für LRT Studiengänge die dieses Modul nutzen : B.Sc. Luft- und Raumfahrttechnik

27 Seite 27 von 121 Modul Technische Mechanik 1 (LRT, EE) Studiengang: [057] Modulkürzel: Leistungspunkte: 6.0 SWS: 4.0 Moduldauer: 1 Semester Turnus: jedes 2. Semester, WiSe Sprache: Deutsch Modulverantwortlicher: Arnold Kistner Dozenten: Arnold Kistner Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum: Luft- und Raumfahrttechnik Bachelor, Kernmodul, Pflichtfach, 1. Semester Erneuerbare Energien Bachelor, Kernmodul, Pflichtfach, 1. Semester Lernziele: Absolventen sind in der Lage, einfache Probleme aus Gebieten der Statik starrer Körper und aus Teilen der Elastostatik zu lösen. Inhalt: Grundlagen der Vektorrechnung (Vektorbegriff, Rechenregeln der Vektoralgebra, Koordinatendarstellung von Vektoren, Koordinatentransformation), Vektoren und Vektorsysteme in der Mechanik Statik starrer Körper (Kräfte, Kräftesysteme und deren Momente, Gewichtskräfte und Schwerpunkt, Schnittprinzip, Gleichgewichtsbedingungen der Statik (Kräfte- und Momentengleichgewicht), Haftreibkräfte) Elastostatik (Zug-, Druck- und Scherspannungen, resultierende Dehnungen und Verdrillungen, Stoffgesetze (insbesondere Hookesches Gesetz), innere Kräfte und Momente an Balken (Längs- und Querkräfte, Biegemomente), Balkenstatik, Balkenbiegung, Überlagerungsprinzip) Literatur / Lernmaterialien: Gross, Hauger, Schröder, Wall: Technische Mechanik, Band 1: Statik. Springer, ISBN Eigenes Skript. Lehrveranstaltungen und -formen: Vorlesung Technische Mechanik 1 (LRT) Übung Technische Mechanik 1 (LRT) Abschätzung Arbeitsaufwand: 180 h (42h Präsenzzeit, 138h Selbststudium)

28 Seite 28 von 121 Prüfungsleistungen: 001 Technische Mechanik 1 (LRT, EE)Klausur, Gewichtung 1.00, Dauer 120 min Medienform: Vortrag, Animationen, Filme, Übungen in Kleingruppen Prüfungsnummer/n und -name: Technische Mechanik 1 (LRT, EE) Studiengänge die dieses Modul nutzen : B.Sc. Luft- und Raumfahrttechnik B.Sc. Erneuerbare Energien

29 Seite 29 von 121 Modul Flugmechanik und Regelungstechnik I Studiengang: [057] Modulkürzel: Leistungspunkte: 6.0 SWS: 5.0 Moduldauer: 2 Semester Turnus: jedes 2. Semester, WiSe Sprache: - Modulverantwortlicher: Dozenten: Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum: Luft- und Raumfahrttechnik Bachelor, Kernmodul, Pflichtfach, 4. und 5. Semester Lernziele: Die Studierenden sind in der Lage, Modelle der Flugzeugbewegung zu bilden mit der Komplexität, die der jeweiligen Anwendung angemessen ist, das Bewegungsverhalten bzgl. Stabilität, Eigendynamik usw. zu analysieren, Flugsimulationsprogramme zu verstehen, entwerfen und zu modifizieren. Die Studierenden erwerben ein Grundverständnis von dynamischen Systemen und Signalen, können lineare Systeme im Zeitbereich herleiten und analysieren erwerben ein Grundverständnis der Regelungssysteme einschließlich der limitierenden Einflüsse können Regelkreise im Frequenzbereich beschreiben, beherrschen einfache Reglerentwurfsverfahren im Frequenzbereich. Inhalt: Einführung in Lineare Systeme Beispiele und Klassifizierung von Systemen und Signalen Darstellung von linearen Systemen im Zeitbereich (Differenzialgleichungen, Zustandsraumdarstellung) Linearisierung Umrechnungen zwischen verschiedenen Darstellungsformen Testsignale Lösung im Zeitbereich Stabilität Flugmechanik

30 Seite 30 von 121 Koordinatensysteme und Transformationen Herleitung verschiedener Bewegungsmodelle (nichtlinear, 6 Freiheitsgrade und 3 Freiheitsgrade) und Kriterien für deren Einsatz Aufbau von Flugsimulationen, Initialisierung und Parametrisierung Berechnung von stationären Flugzuständen Linearisierung der Bewegungsmodelle mit 6 Freiheitsgraden Analyseverfahren und Analyse der Bewegungsgleichungen im Zeitbereich Regelungstechnik I Laplace-Transformation und Rücktransformation Darstellung von linearen Systemen im Bildbereich Übertragungsfunktion Verschaltung von linearen Systemen im Bildbereich Frequenzgang, Nyquist- und Bode-Diagramm Strukturen von Eingrößenregelkreisen, Standardregelkreis- Anforderungen an einen Regelkreis Ausgewählte Entwurfsverfahren für Eingrößensysteme im Frequenzbereich: Wurzelortskurvenverfahren, Open-Loop-Shaping Literatur / Lernmaterialien: Lunze, J.: Regelungstechnik 1, Springer, Unbehauen, H.: Regelungstechnik 1, Vieweg, Föllinger, O.: Regelungstechnik, Hüthig, 2008 Brockhaus, R.: Flugregelung, Springer Lehrveranstaltungen und -formen: Vorlesung Einführung in Lineare Systeme Tutorium Einführung in Lineare Systeme Vorlesung Flugmechanik Übung Flugmechanik Tutorium Flugmechanik Vorlesung Regelungstechnik I Übung Regelungstechnik I Tutorium Regelungstechnik I Abschätzung Arbeitsaufwand: 180h (56h Präsenzzeit, 124h Selbststudium) Studienleistungen: Keine

31 Seite 31 von 121 Prüfungsleistungen: 002 Flugmechanik (SS) schriftliche Prüfung, Gewichtung 0.33, Dauer 60 min (ohne Hilfsmittel). 003 Regelungstechnik I (WS) schriftliche Prüfung, Gewichtung 0.67, Dauer 120 min (mit Hilfsmittel). Inhalt der Prüfung: "Einführung in Lineare Systeme" und "Regelungstechnik I" Medienform: Zuhilfenahme von Projektor und Beamer, Vorführung von Flugsimulationen (Flugmechanik), Demonstrationen mit einem Invertierten Pendel (Einführung in Lineare Systeme, Regelungstechnik), Vorführung der Analyse und des Entwurfs von Regelkreisen mithilfe von Matlab/Simulink Programmen (Einführung in Lineare Systeme, Regelungstechnik) Prüfungsnummer/n und -name: Flugmechanik Regelungstechnik I Studiengänge die dieses Modul nutzen : B.Sc. Luft- und Raumfahrttechnik

32 Seite 32 von 121 Modul Statik Studiengang: [057] Modulkürzel: Leistungspunkte: 6.0 SWS: 5.0 Moduldauer: 2 Semester Turnus: jedes 2. Semester, WiSe Sprache: - Modulverantwortlicher: Dozenten: Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum: Luft- und Raumfahrttechnik Bachelor, Kernmodul, Pflichtfach, 4. und 5. Semester Lernziele: Die Studierenden: kennen die wesentlichen Strukturen des Leichtbaus und Tragwerke die in mechanischen Konstruktionen auftreten und können diese bewerten. sind in der Lage, statisch bestimmte und statisch unbestimmte Tragwerke, zu berechnen. Inhalt: Statik I Im Rahmen der Vorlesung Statik I werden die folgenden Themen behandelt: Grundlagen der Leichtbaustatik Lineare und nichtlineare Theorie Statische Unbestimmtheit Prinzip der virtuellen Arbeit Prinzip der virtuellen Verrückung (PvV)- Anwendung der PvV auf Stab- und Balkenelemente Prinzip der virtuellen Kräfte Einheitsverschiebungs- und Einheitslastgesetz Minimum des Gesamtpotentials Satz von Betti Ritzverfahren Strukturen und Elemente des Leichtbaus Fachwerke Biegung von gekrümmten Balken, Spante, Rahmen Spezielle Elastizitätsprobleme Statik II Im Rahmen der Vorlesung Statik II werden die folgenden Themen behandelt:

33 Seite 33 von 121 Strukturelemente (1D/2D) Platten, Scheiben, Membranen, Schalen Stabilitätstheorie, Knicken und Beulen Gleichgewichts-und Energiemethode Dünnwandige offene und geschlossene Profile (Verwölbung) Schubfluss Literatur / Lernmaterialien: Vorlesungsskript Lehrveranstaltungen und -formen: Vorlesung Statik I Übung Statik I Vorlesung Statik II Übung Statik II Abschätzung Arbeitsaufwand: 180h (55h Präsenzzeit, 125h Selbststudium) Studienleistungen: Keine Prüfungsleistungen: Lehrveranstaltungsübergreifende Prüfungen schriftliche Prüfung, Gewichtung 1.00, Dauer 120 min Gemeinsame Prüfung der Inhalte von Statik I und Statik II. (Fragenteil und Aufgabenteil) Medienform: Vortrag, Tafel, Film, (digitale) Übung Prüfungsnummer/n und -name: Statik Studiengänge die dieses Modul nutzen : B.Sc. Luft- und Raumfahrttechnik

34 Seite 34 von 121 Modul Strömungslehre II Studiengang: [057] Modulkürzel: Leistungspunkte: 6.0 SWS: 5.0 Moduldauer: 1 Semester Turnus: jedes 2. Semester, WiSe Sprache: Deutsch Modulverantwortlicher: Ewald Krämer Dozenten: Ewald Krämer Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum: Luft- und Raumfahrttechnik Bachelor, Kernmodul, Pflichtfach, 5. Semester Lernziele: Die Studierenden kennen die Annahmen, Vereinfachungen und Einschränkungen, die der Potenzialtheorie zugrunde liegen und können die behandelten Gleichungen auf einfache Strömungsprobleme anwenden können einfache inkompressible ebene Strömungen durch die Überlagerung elementarer Potenzialströmungen approximieren und daraus das Geschwindigkeits- und Druckfeld der Strömung näherungsweise berechnen können m.h. der Singularitätenmethode Geschwindigkeitsund Druckverteilungen, sowie Kraftund Momentenbeiwerte für einfache Tragflügelprofile berechnen können die fundamentalen Strömungsvorgänge amtragflügel endlicher Streckung qualitativ beschreiben und einfache Berechnungen der an einem Flugzeug im stationären Geradeausflug auftretenden Kräfte durchführen kennen die relevanten physikalischen Größen, die die Eigenschaften, Strömungszustände und Zustandsänderungen von kompressiblen Fluiden beschreiben können die fundamentalen Zusammenhänge und Abhängigkeiten dieser phys. Größen für einfache Strömungsvorgänge sowie strömungsphänomenologische Besonderheiten kompressibler Strömungen erkennen und beschreiben kennen die der Herleitung des Energiesatzes zugrunde liegenden physikalischen Prinzipien und können die aus den Erhaltungssätzen abgeleiteten integralen Gleichungen auf einfache eindimensionale reibungsfreie kompressible Strömungen anwenden können den Verlauf der Temperaturgrenzschicht in Wandnähe in Abhängigkeit der relevanten Parameter qualitativ darstellen

35 Seite 35 von 121 können die gasdynamischen Beziehungen auf einfache 1D Innenund Außenströmungen mit und ohne Verdichtungsstöße und Expansionen anwenden können die 1D Strömung in Düsen und Diffusoren bei gegebener Kontur berechnen sind in der Lage, dank des erworbenen physikalischen Verständnisses, Ergebnisse kritisch zu hinterfragen und auf Plausibilität zu überprüfen Inhalt: Drehungsfreie und drehungsbehaftete Strömungen: Begriffe und Definitionen, Wirbelsätze, Potenzialströmungen, Singularitätenmethode Einführung in die Aerodynamik von Luftfahrzeugen (Unterschall): Profile, Flügel endlicher Streckung, statische Stabilität in der Längsbewegung Energieerhaltungssatz: Begriffe und Definitionen, Herleitung der differentiellen Form, Spezialformen, Temperaturgrenzschichten bei idealen Gasen, Kompressible, reibungsfreie Strömungen Gasdynamik: Erhaltungssätze bei 1D-Strömungen, isentrope Strömungen in der Stromröhre, senkrechteund schräge Verdichtungsstöße, Expansionen, Stoß-Expansionstheorie, Düsenströmungen, Diffusorströmungen Literatur / Lernmaterialien: Zusätzlich zur Literatur zum Modul SL I: Anderson, J.D. Jr.: Modern Compressible Flow, Mc Graw-Hill, 1990 Anderson, J.D. Jr.: Hypersonic and High Tem-perature Gas Dynamics, AIAA, 2000 Oswatitsch, K.: Grundlagen der Gasdynamik, Springer, 1976 Shapiro, A.H.: The Dynamics and Thermodynamics of Compressible Fluid Flow. 2 Bände, The Ronald Press Company, (Bd.1), 1953 bzw. (Bd. 2), 1954 Skript Foliensatz Lehrveranstaltungen und -formen: Vorlesung Strömungslehre II Übung Strömungslehre II Tutorium Strömungslehre II Abschätzung Arbeitsaufwand: 180h (55h Präsenzzeit, 125h Selbststudium)

36 Seite 36 von 121 Studienleistungen: Keine Prüfungsleistungen: 001 Strömungslehre II schriftliche Prüfung, Gewichtung 1.00, Dauer 120 min 0,5h Kurzfragen ohne Hilfsmittel; 1,5h Aufgaben mit Hilfsmitteln Medienform: PowerPoint, Overhead-Projektor, Tafel, Kurzvideos Prüfungsnummer/n und -name: Strömungslehre II Studiengänge die dieses Modul nutzen : B.Sc. Luft- und Raumfahrttechnik

37 Seite 37 von 121 Modul Thermodynamik Grundlagen Studiengang: [057] Modulkürzel: Leistungspunkte: 9.0 SWS: 7.5 Moduldauer: 1 Semester Turnus: jedes 2. Semester, WiSe Sprache: - Modulverantwortlicher: Bernhard Weigand Dozenten: Bernhard Weigand Jens von Wolfersdorf Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum: Luft- und Raumfahrttechnik Bachelor, Kernmodul, Pflichtfach, 3. und 4. Semester Lernziele: Die Studierenden: - kennen die Grundlagen der phänomenologischen Thermodynamik und die grundlegenden Hauptsätze, - können die Hauptsätze auf thermodynamische Systeme und Prozesse anwenden, - kennen die thermodynamische Beschreibung sowohl für allgemeine Stoffe als auch für den Spezialfall des idealen Gases, - können die Grundlagen auf thermische Kreisprozesse anwenden, - können luft- und raumfahrttypische thermodynamische Prozesse analysieren, - können Prozesse mit Gasgemischen (feuchte Luft) analysieren, - sind in der Lage, kompressible Strömungen im Unterschall und im Überschall anhand der eindimensionalen Fadenströmungstheorie zu analysieren, - verstehen die Bedingungen für chemisches Gleichgewicht bei Reaktionsvorgängen und die Einflussmöglichkeiten. Inhalt: Thermodynamik I Aufgabe der Thermodynamik und historische Entwicklung. Erster Hauptsatz der Thermodynamik (offene, geschlossene, bewegte Systeme). Thermische und kalorische Zustandsgleichungen für reale Stoffe und ideale Gase. Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik (Perpetuum

38 Seite 38 von 121 mobile, Clausiussche Aussage, Gleichgewicht, Entropie für beliebige Stoffe). Phasenänderungsprozesse (Verdampfung, Kondensation). Dritter Hauptsatz der Thermodynamik. Grundlagen der Kreisprozesse. Gasgemische (Gemische idealer Gase, Gemische mit realen Eigenschaften). Thermodynamik II Verdichterarten (Kolbenverdichter, Turboverdichter). Arbeitsweise, Berechnung und Beurteilung der Prozesse. Gasturbinenprozess, Strahltriebwerk, Verbrennungsmotoren (Otto, Diesel), Raketenantriebe, Dampfturbinenprozess, Kälteprozesse. Allgemeine Darstellung der 1D-Erhaltungsgleichungen für Impuls-, Masse und Energie für kompressible Strömungen. Anwendungen für Unter- und Überschallströmungen. Chemisches Gleichgewicht (Chemisches Potenzial, Ablauf chemischer Reaktionen, Massenwirkungsgesetz, Satz von Hess). Literatur / Lernmaterialien: B. Weigand, J. Köhler, J. von Wolfersdorf: Thermodynamik kompakt, Springer, H.D. Baehr, Thermodynamik, Springer, F. Bosnjakovic, Technische Thermodynamik, Bd.1+2, Steinkopff Verlag, Lehrveranstaltungen und -formen: Vorlesung Thermodynamik I Übung Thermodynamik I Tutorium Thermodynamik I Vorlesung Thermodynamik II Übung Thermodynamik II Tutorium Thermodynamik II Abschätzung Arbeitsaufwand: 270h (82h Präsenzzeit, 188h Selbststudium) Studienleistungen: Prüfungsvorleistung 001 Thermodynamik I (WS) Test 002 Thermodynamik II (SS) Test

39 Seite 39 von 121 Prüfungsleistungen: Lehrveranstaltungsübergreifende Prüfungen schriftliche Prüfung, Gewichtung 1.00, Dauer 210 min. Gemeinsame Prüfung der Inhalte von Thermodynamik I und Thermodynamik II. Alle Hilfsmittel zugelassen außer für Grundlagentest. Studienbegleitende Tests zur Prüfungszulassung. Medienform: Klassische Form der Stoffvermittlung in der Vorlesung (Tafel, Overhead, Beamer, Anschauungsobjekte). Der Vorlesungsstoff wird in Übungen und Tutorien mit kleinen Gruppen vertieft. Prüfungsnummer/n und -name: Thermodynamik Grundlagen Studiengänge die dieses Modul nutzen : B.Sc. Luft- und Raumfahrttechnik

40 Seite 40 von 121 Modul Wärmeübertragung / Wärmestrahlung Studiengang: [057] Modulkürzel: Leistungspunkte: 6.0 SWS: 5.0 Moduldauer: 1 Semester Turnus: jedes 2. Semester, WiSe Sprache: - Modulverantwortlicher: Bernhard Weigand Dozenten: Bernhard Weigand Sven Olaf Neumann Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum: Luft- und Raumfahrttechnik Bachelor, Kernmodul, Pflichtfach, 5. Semester Lernziele: Die Studierenden: - kennen die Wärmetransportmechanismen. - sind in der Lage eindimensionale stationäre und instationäre Wärmeleitungsvorgänge zu analysieren. - besitzen ein grundlegendes Verständnis zur numerischen Behandlung von Wärmeleitungsproblemen. - kennen die Formen der konvektiven Wärmeübertragung und die zugehörigen Kenngrößen. - verstehen die phänomenologischen Zusammenhänge bei Wärmetransportvorgängen mit Phasenübergängen. - sind in der Lage, verschiedene Wärmetauscherkonfigurationen zu analysieren. - kennen die Grundlagen der Wärmestrahlung. - verstehen die Strahlungseigenschaften technischer Oberflächen. - können Energie- und Strahlungsbilanzen für grundlegende Geometrien beschreiben. Inhalt: Wärmestrahlung Entstehung der Wärmestrahlung Schwarzer/Grauer Strahler (Hohlraumstrahlung, Kirchhoffscher Satz, Reflexion, Absorption, Transmission, Plancksche Strahlungsformel, Stefan - Boltzmannsches Gesetz) Geometrische Grundlagen der Übertragung von Strahlungsenergie (Energiebilanzen, Einstrahlzahlen, Rückführung auf bekannte Einstrahlzahlen) Energetische Beschreibung der Wärmestrahlung Thermodynamische Eigenschaften der Strahlung

41 Seite 41 von 121 (Energie, Strahlungsdruck, Enthalpie und Entropie) Wärmeübertragung Stationäre und instationäre Wärmeleitung für 1D und 2D Probleme Analytische und numerische Lösung von Wärmeleitproblemen Konvektive Wärmeübertragung Freie- und erzwungene Konvektion Nußelt Beziehungen Reynoldssche Analogie Ähnlichkeitstheorem der Wärmeübertragung Wärmeübertragung bei Änderung des Aggregatzustandes Wärmetauscher Literatur / Lernmaterialien: Vorlesungsskripte. W. Kays, M. Crawford, B. Weigand: Convective heat and mass transfer, Mc Graw Hill, F.P. Incropera, D.P. de Witt: Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley & Sons, H.D. Baehr, K. Stephan, Wärme- und Stoffübertragung, Springer, R. Siegel, J.R. Howell, J. Lohrengel: Wärmeübertragung durch Strahlung, Teil 1+2, Springer, Lehrveranstaltungen und -formen: Vorlesung Wärmestrahlung Übung Wärmestrahlung Tutorium Wärmestrahlung Vorlesung Wärmeübertragung Übung Wärmeübertragung Tutorium Wärmeübertragung Abschätzung Arbeitsaufwand: 180h (55h Präsenzzeit, 125h Selbststudium) Prüfungsleistungen: Lehrveranstaltungsübergreifende Prüfungen schriftliche Prüfung, Gewichtung 1.00, Dauer 120 min Gemeinsame Prüfung der Inhalte von Wärmeübertragung und Wärmestrahlung. Medienform: Klassische Form der Stoffvermittlung in der Vorlesung unter Verwendung von Tafel, Overhead, Beamer und Anschauungsobjekten. Der Vorlesungsstoff wird in Übungen mit kleinen Gruppen vertieft. Prüfungsnummer/n und -name: Wärmeübertragung / Wärmestrahlung